温志杰
（甘肃省建筑设计研究院有限公司，甘肃 兰州 730000）
引言煤炭是我国最核心的能源资源，占我国能源消耗占比的60%以上，对促进国民经济的发展和进步具有十分重要的意义，目前在我国的煤炭消耗中，燃煤发电占比最大，利用燃煤对锅炉进行加热推动汽轮机的转动，满足发电的需求。但锅炉在运行过程中其排烟热损失占据了锅炉热能损失的70%左右，因此导致了锅炉运行能耗高、运行经济性差，极大地限制了燃煤发电效率和经济性的进一步提升[1]。
在对锅炉排烟现状进行分析的基础上，结合清洁发电的需求，本文提出了一种新的大型供热锅炉余热回收系统，对低温烟气余热回收及深度治理系统的工作原理、布局结构、技术创新点等进行了研究。根据实际应用表明，新的大型供热锅炉余热回收系统，能够将耗煤量降低7.3%，将烟气中的含水量由最初的13%降低到了4%，将粉尘浓度降低51.1%，年节约成本约560 万元，对提升大型锅炉的供热效率和经济性具有十分重要的意义。
1 供热锅炉优化方案供热锅炉在工作时，锅炉烟气在离开布袋除尘器时烟气的温度约为110 ℃，此时烟气处于饱和状态，含水量约为6%，在排放前烟气还需要经过脱硫处理，此时烟气的温度约为50 ℃，含水量约为13%，由此可知，传统供热锅炉的烟气在排放的时候含热量和含水量均较多，具有较大的回收利用空间[2]。
根据供热锅炉的工作情况，结合烟气在烟道内的运动情况，笔者提出了一种新的烟气冷却回收装置，对常规金属换热器无法回收的热能进行更深一步的回收，从而提高对热量的吸收，提高锅炉的换热效率。首先在引风机和脱硫塔之间设置了一组新的换热器，对此处的烟气余热进行进一步回收，将110 ℃的烟气温度降低到约60 ℃，由于温度的降低也减少了在脱硫时的补水量，提升了脱硫效率。然后再在脱硫装置后侧再增加一组新的换热器，对经过脱硫后的烟气进一步进行换热、除尘，将脱硫后的温度降低到约40 ℃，将此事烟气中的含水量降低约50%，从而提高对烟气余热的回收并减少烟尘的排放。
2 余热回收系统及工作原理脱硫前的余热回收有两种方案，一种方案是将换热器直接设置到脱硫塔前的水平烟道处[3]，然后利用回收的烟气余热直接对采暖回水、凝结水等进行加热，其热转换效率较高，能够将烟气余热从120 ℃，降低到70 ℃。此方案的设备改造投资少、周期短，对采暖水和凝结水的加热效率较高，但在烟气进入到烟气冷却器之前需要首先经过除尘器的过滤，整体的安装空间要求较大。系统整体结构如图1 所示[4]。
方案二是将换热器设置在脱硫塔前的水平烟道上，然后利用板式换热器[5]进行烟气余热回收，对采暖回水、凝结水进行间接补水，为了提高烟气在冷却器及换热器内的换热效率，需要在烟气冷却器前增加一个引风机，整体的配置相对较高，换热效率也高于方案一，但整体成本相对较高，该系统整体结构如下页图2 所示[6]。
脱硫后的烟气余热回收，系统设置时脱硫后的而延期首先要经过氟塑料换热器[7]，经过冷凝放热后形成一个液膜，液膜[8]的存在能够加快对粉尘的吸附，进而降低烟气中的含尘量。同时管路中的循环水和烟气进行充分的换热，实现了烟气中余热重复利用的效果。循环水被加热以后进入到热泵[9]中，对采暖回水进一步加热，进而实现了对大型锅炉除尘、提效的目的。
该系统对余热回收效果较好，但其系统中增加了热泵，因此整体造价偏高，系统的整个换热流程如图3 所示[10]。
3 系统应用情况分析以某企业为例，其具有3 组140 t/h 的大小燃煤锅炉，按两用一备的方式带动1 台12 MW 的汽轮发电机组进行工作，烟气排量为19.1 万m3/h，每个燃气锅炉配备一个烟气塔，在处理前烟气排放的温度达到了129 ℃。
为了提高燃煤锅炉的热效率和发电经济性，计划利用基于低温烟气余热回收技术对其进行改造，在脱硫塔前增加了塑料换热装置，在引风机和脱硫塔之间的水平烟道上设置了组合式换热器进行烟气余热的回收组合装置。根据实际应用表明，该系统能够将烟气的温度由129 ℃，降低到60 ℃，将循环水的温度由43 ℃，提升到56 ℃，烟气中的含水量由最初的13%降低到了4%，将烟气中粉尘浓度由9 g/m3，降低到了4.4 g/m3，粉尘浓度降低量达到了51.1%。
自改造以来，该企业年节约标准煤约5 600 t，其耗煤量比优化前降低了7.3%，按1 000 元/t 计算，年节约成本约560 万元，极大地提升了企业生产的经济效益。该企业锅炉余热回收系统改造后的结构如图4所示。
4 结论针对传统大型供热锅炉在工作中排烟损失大、能耗高、运行经济性差的不足，提出了一种新的大型供热锅炉余热回收系统，通过在脱硫塔前后分别设置换热装置，实现了对烟气余热和水分的二次利用，根据在工厂内的实际应用表明：
1）传统供热锅炉的烟气在排放的时候含热量和含水量均较多，通过在脱硫装置前后分别设置换热器的方案，能够增加对烟气余热的利用。
2）将换热器直接设置到脱硫塔前的水平烟道处，然后利用回收的烟气余热直接对采暖回水加热的方案成本低，但占用空间大；将换热器设置在脱硫塔前的水平烟道上，然后利用板式换热器进行烟气余热回收的方案，换热效率高，但成本高。
3）脱硫后的烟气余热回收，对余热回收效果较好，但其系统中增加了热泵，因此整体造价偏高。
4）新的大型供热锅炉余热回收系统，能够将耗煤量降低7.3%，年节约成本约560 万元，显着提升了大型锅炉的供热效率和经济性。
